TURINYS
ĮVADAS 3
1. VĖJO ENERGETIKOS NAUDOJIMO RAIDA LIETUVOJE 32. SITUACIJOS ANALIZĖ 63. TYRIMAI, SITUACIJOS GERINIMAS 84. SITUACIJOS TOBULINIMAS 10
IŠVADOS 11
NAUDOTA LITERATŪRA 12ĮVADASLietuvos energetikoje restruktūrizuojamas energetikos sektorius, formuojami rinkos santykiai, sprendžiami Ignalinos atominės elektrinės uždarymo klausimai, pradedami eksploatuoti rezerviniai bei nauji pajėgumai, pasaulyje sparčiai panaudojami atsinaujinantys resursai, tarp jų vėjo energija. Vėjo energija, tai viena iš Saulės energijos formų. Saulei nevienodai įšildžius Žemės paviršių ir ją gaubiantį oro sluoksnį, atsiranda oro masių judėjimas, kitaip tariant kyla vėjas. Vėjų kinetinė energija Žemėje apytiksliai sudaro 0,25 % Saulės energijos, pasiekiančios žemės paviršių (apie 0,71021 J). Vėjas yra vienas iš didžiausių energijos šaltinių, kurį žmogus naudoja nuo seniausių laikų, o esant palankioms sąlygoms galėtų būti naudojamas daug plačiau nei dabar. Pastaraisiais metais labai susidomėta vėjo energetika. 2002 metais, padidinus vėjo energetikos pajėgumus rekordiniais 6 tūkstančiais 868 megavatų (MW), vėjo energijos gamyba pasaulyje padidėjo 28 procentais. Amerikos vėjo energetikos asociacijos (AWEA) ir Europos vėjo energetikos asociacijos (EWEA) duomenimis, praėjusiais metais investicijos į vėjo energetikos pajėgumų didinimą pasaulyje sudarė apie 7,3 milijardo JAV dolerių. 2002 metais bendros vėjo energijos gamybos apimtys viršijo 31 tūkstantį MW, t.y. buvo keturis kartus didesnės už vėjo energijos gamybą 1997 metais. 2002 m. pagamintos vėjo energijos pakaktų 7,5 milijono vidutinių JAV namų, arba 16 milijonų vidutinių Europos namų energijos poreikiams tenkinti. Vėjas yra sparčiausiai pasaulyje augantis energijos šaltinis. Vėjo energetikos pajėgumai vidutiniškai per metus padidėja maždaug 32 proc. Daugiau kaip 90 proc. pajėgumų tenka Europai ir JAV. “Tai tik ledkalnio viršūnė, – teigia EWEA vadovas Corinas Millais (Korinas Milė). – Iki 2010 metų pasaulio vėjo energijos rinkos vertė galėtų siekti 25 milijardus eurų per metus”. Daugiau kaip trys ketvirčiai vėjo energijos šiuo metu yra pagaminama Europoje, kurioje vėjo energija sudaro 2 proc. bendros energijos paklausos. Pagal vėjo energijos gamybos apimtis pasaulyje pirmauja Vokietija, kurioje vėjo energetikos pajėgumai viršija 12 tūkstančių MW. Po jos eina Ispanija, JAV, Danija ir Indija. EWEA nuomone, vėjo energijos dalis, šiuo metu sudaranti 0,4 proc. visos pasaulyje pagaminamos energijos struktūroje, iki 2020 metų gali padidėti iki 12 procentų. JAV, Kalifornijoje ir Teksase senos vėjo jėgainės yra keičiamos naujomis, galingesnėmis bei efektyvesnėmis. Daugelis šalių, kurios turi gausius vėjo energijos išteklius, didina įrengtų jėgainių skaičių ir kuria naujas įdiegimo programas bei iniciatyvas, skatinančias vėjo energetikos plėtrą. Pasaulyje yra 40 šalių, kuriose vėjo energetika tenkina didelę energijos poreikių dalį. Didžiuliai vėjo energijos ištekliai yra Kinijoje, Indijoje, Pietų Afrikoje, taip pat Europos šalių jūrų pakrantėse.Lietuva nepasižymi pastoviais ir stipriais vėjais, tačiau panašios geografinės sąlygos yra daugelyje Vakarų Europos šalių, kuriose pastaruosius 10-15 metų vėjo energetika sparčiai vystoma. Referato tikslas – išanalizuoti vėjo energetikos plėtros tendencijas ir panagrinėti vėjo energetikos perspektyvas Lietuvoje. 1. VĖJO ENERGETIKOS NAUDOJIMO RAIDA LIETUVOJELietuvoje pirmieji vėjo malūnai pradėti statyti XIV a. Baltijos pajūryje. XIX a. pradžioje vėjo malūnai plačiai paplito po visą Lietuvą. Daugiausia vėjo malūnų buvo pastatyta Vidurio Lietuvoje -Panevėžio, Šiaulių, Naumiesčio, Vilkaviškio apskrityse. XIX a. II pusėje Lietuvoje veikė apie 200 vėjo malūnų, o 1921m.-jau apie 1000.
Labai dažnai vienoje gyvenvietėje stovėjo keli vėjo malūnai. Pvz.: Kupiškyje – 5, Panevėžyje ir Radviliškyje po 4, Žagarėje ir Šiauliuose po 3, Daukniškiuose ir Suginčiuose po 2 ir t.t.Vėjo malūnai buvo statomi lygumose, kur vyrauja tolygūs nesūkuriuoti vėjai. Raižytoje vietovėje vėjo malūnų statybos aikštelės buvo parenkamos ant kylančių kalvų. Žiūrėta, kad šių statinių neužstotų pavieniai medžiai, miškas ir trobesiai. Esant prastesnėms vietovės sąlygoms, vėjo malūnas buvo iškeliamas ant aukšto pamato. Vėjo malūnų ir jėgainių konstrukcija labai paprasta. Sparnų sukamasis judesys mechanine pavara perduodamas į girnas arba kitus mechanizmus. Dažnai šalia girnų buvo įrengiama piklius, kruopinės, valcai, grūdų lukštenimo ir valymo mašinos, maišų keltuvai. Vėjo jėgainės sukdavo obliavimo, tekinimo stakles, lentpjūvės mechanizmus. Po Antrojo pasaulinio karo dauguma vėjo malūnų ir jėgainių nustojo veikti, o likusiose vietoj vėjo energijos pradėta naudoti pigi elektros energija. Pabrangus pirminiams energijos šaltiniams, visame pasaulyje, taip pat ir Lietuvoje vis labiau stengiamasi naudoti vėjo energiją. 1991 m. UAB “Vėjas” suprojektavo ir pastatė 60 kW galios vėjo jėgainę Prienų rajone, Vyšniūnų kolūkyje. Tačiau dėl techninių trūkumų ir lėšų stokos ši vėjo jėgainė nebuvo užbaigta. Vėliau Kaune susikūrusi UAB “Jėgainė” sukonstravo ir pagamino 60 kW nominalios galios vėjo jėgainę. 1993 m. ji buvo pastatyta Kauno mieste ir išbandyta. Klaipėdos technikos universitete pagaminta 10 kW galios vėjo jėgainė tiekė šilumą šiltnamiui. Keletą nedidelės galios vėjo jėgainių yra pasistatę pavieniai asmenys – vėjo energijos naudojimo entuziastai. 2002 m. netoli Skuodo pastatyta vėjo jėgainė. Skuodiškis verslininkas Algimantas Lukošius naudotą vėjo jėgainę iš Danijos laivu parsigabeno 2002 m. vasarą. Manoma, jog ji darbuosis – gamins elektrą 15 metų. Jos darbas valdomas kompiuteriu. Vėjo jėgainė turi tris sparnus, vieno ilgis – 10,5 metro. Sparnai sukasi negreitai – tik 40 apsisukimų per minutę. Jėgainė turi du skirtingo galingumo generatorius: kai silpnas vėjas, dirba dirba mažesnio galingumo generatorius, kai stipresnis – didesnio. Per valandą jėgainė pagamina 160 kW elektros energijos. 2004 m. balandžio 15 d. Vydmantų kaime (Kretingos r.) įvyko pirmosios Lietuvoje naujos pramoninės vėjo elektrinės pašventinimo – atidarymo iškilmės. Pirmoji Lietuvoje moderni vėjo elektrinė atidaryta Magdeburgo (Vokietija) ir Kaišiadorių vyskupijų partnerystės dėka. pasirinkta Vokietijos įmonės “ENERGON GmbH” gaminama elektrinė (jėgainė) E-40, kadangi šios firmos patentuota invertorinė–konverterinė technologija leidžia atiduoti į skirstomuosius tinklus kokybiškiausią elektros energiją, prisitaikančią prie skirstomųjų tinklų parametrų. Jos bokšto aukštis – 78 m., sparnuotės skersmuo – 44 m., bendras aukštis – 99,5 m. Elektros energiją generuoja 630 kw galios kintamo greičio asinchroninis generatorius. Maksimali galia – 630 kw gali būti pasiekiama esant vėjo greičiui 11,5 m/s. Vėjo greičiui pasiekus 25 m/s jėgainė automatiškai sustabdoma. Mažiausias reikalingas vėjo greitis – 3 m/s. Šio projekto finansavimo šaltiniai – Magdeburgo įmonės “GERO AG” bei Vokietijos “VEREINS-UND-WESTBANK” suteikti kreditai, kuriuos tikimasi grąžinti per 10 metų. Daugumos Lietuvoje gaminamų vėjo jėgainių pagrindiniai elementai – generatorius ir reduktorius – dažniausiai yra Rusijos gamybos. Jų techniniai duomenys ne visiškai atitinka vėjo jėgainių gamybos reikalavimus, nes yra skirti kitiems tikslams. Pastaraisiais metais vėjo energija pradėjo domėtis ir Lietuvos mokslo įstaigos. Lietuvos žemės ūkio inžinerijos institute tiriamos vėjo jėgainių ko…nstrukcijos, jų naudojimo galimybės žemės ūkyje. Jau keletą metų Lietuvos energetikos instituto mokslininkų grupė tyrinėja vėjo energijos panaudojimo Lietuvoje technines-ekonomines sąlygas. Ji išnagrinėjo įvairių užsienio šalių patirtį, surinko Lietuvos meteorologijos stočių vėjo matavimų duomenis per visą pokario laikotarpį, apskaičiavo skirtinguose aukščiuose nuo žemės paviršiaus vejo energijos išteklius įvairiuose šalies regionuose. Remiantis šiais skaičiavimais, nustatytos geriausios vietos vėjo jėgainių statybai, sudarytos metodikos vėjo jėgainėms parinkti pagal vietovės gamtines sąlygas. Šiuolaikinės vėjo jėgainės labai skiriasi nuo ankstesniųjų vejo malūnų. Jų mechaninis sparnų sukamasis judesys per greičių dėžę perduodamas generatoriui, kuris gamina elektros energiją. Ši energija naudojama elektros varikliams sukti, šildymui, apšvietimui arba atiduodama į bendrą elektros energetinę sistemą. Šiuolaikinių vėjo jėgainių, kurių sparnų mechaninis sukamasis judesys būtų tiesiogiai taikomas darbinėms mašinoms (vandens siurbliams, šilumos keitikliams ir kitiems buities įrengimams) sukti, Europoje statoma labai mažai. Vėjo jėgainės pagal vėjaračio ašies orientaciją erdvėje skirstomos į du tipus:horizontalios ir vertikalios ašies. Manoma, kad pirmosios vėjo jėgainės pasirodė XVIII a. pr.m.e. Persijoje ir Kinijoje. Jos buvo vertikalios ašies, labai paprastos konstrukcijos, dažniausiai skirtos tiekti vandenį laukams drėkinti. Absoliuti dauguma šiuolaikinių vėjo jėgainių yra horizontalios ašies. Jos pradėtos statyti IV-III a. pr.m.e. Aleksandrijoje, vėliau paplito po visą pasaulį, taip pat ir po Lietuvą.Horizontalios ašies vėjo jėgainės greitaeigiškesnės, mažesnio svorio, vieno instaliuoto kilovato kaina paprastai yra mažesnė negu vertikalios ašies jėgainių. Pagrindinės horizontalios ašies vėjo jėgainių dalys yra vėjaratis, greičių dėžė, generatorius, gaubtas, bokštas. Vėjaratis gali turėti įvairų skaičių sparnų ir suktis kintamu arba pastoviu greičiu. Plačiausiai paplitusios dviejų trijų sparnų horizontalios ašies vėjo jėgainės.. Vertikalios ašies nedidelės vėjo jėgainės, nors ir paprastos konstrukcijos turi gana daug trūkumų. Jos lėtaeigės didelių gabaritų, vejo energijos kiekis pratekantis per besisukančių sparnų užimamą plotą, vėjaračio mažai panaudojamas (neviršija 18 proc.). Pagrindinis jų privalumas, kad nereikalinga orientacijos sistema pagal vėjo kryptį, o svarbūs jėgainės elementai – greičių dėžė, generatorius gali būti sumontuoti ant jėgainės pamato. Prancūzų išradėjas D.Dameus 1920 m. užpatentavo naujos konstrukcijos vertikalios ašies vėjo jėgainę. Vėjo energijos kiekis, pratekantis per plotą, užimamą erdvėje besisukančių sparnų, tokios jėgainės vėjaračio panaudojamas daugiau kaip 30 proc. Todėl pastaraisiais metais pradėta domėtis ir šiomis jėgainėmis. Vėjo jėgainės, kurių vėjaratis sukasi kintamu greičiu, gali geriau panaudoti vėjo energiją, tačiau jų įjungimo į elektros sistemą schema yra sudėtinga. Galima naudoti nuolatinės srovės genera torių ir invertorių, kuris pavers nuolatinę srovę pastovaus dažnio srove. Tačiau dėl didelių generatorių gabaritų ir kitų trūkumų tokia schema didelės galios vėjo jėgainėse praktiškai netaikoma. Dažniausiai naudojami sinchroniniai elektros srovės generatoriai pagal schemą:nepastovaus dažnio srovė – nuolatinė srovė – pastovaus dažnio srovė arba mechaniniai, elektroninės aparatūros valdomi įrenginiai, kuriais gaunamas pastovus generatoriaus sukimosi greitis ir pastovus kintamos srovės dažnis. Tam tikslui keičiamas vėjaračio sparnų pasisukimo kampas – padidėjus vėjo greičiui vėjaratis stabdomas, o sumažėjus – greitinamas. Įvairūs mechaniniai ir aerodinaminiai stabdymo įrenginiai laiduoja pastovų vėjo jėgainės rotoriaus sukimąsi. Serijiniu būdu gaminamų vėjo jėgainių galia išaugo iki 1000 kW. Šiuo metu jau išbandomos vėjo jėgainės, kurių galia siekia 3000 kW. Iki 1999 m. Europos Bendrijos šalyse iš viso buvo instaliuota didesnė kaip 4500 MW vėjo energijos g…alia, kuri naudojama elektros energijos gamybai bei buitinėms reikmėms.
Didžiausia 1997 m. vėjo energijos instaliuota galia buvo Vokietijoje – 2002 MW, po jos eina Danija – 1135 MW, Ispanija – 449 MW, Olandija – 349 MW, Anglija – 333 MW ir kitos. Lietuvos energetikos instituto ir meteorologinių stočių vėjo greičio matavimo rezultatai rodo, kad tinkamiausias didelės galios (keleto šimtų kW) šiuolaikinių vėjo jėgainių statybai yra 5-10 km pločio Lietuvos pajūrio ruožas, kuriame vidutinis vėjo greitis jau dešimties metrų aukštyje nuo žemės paviršiaus yra 5-6 m/ s (didėjant aukščiui vėjo greitis didėja). Deja, kitoje Lietuvos teritorijoje vidutinis vėjo greitis daug mažesnis – 3 – 4,5 m/s, todėl čia tikslinga statyti tik nedidelės galios (keleto dešimčiu kW) vėjo jėgaines, kurių indėlis į elektros energijos gamybą Lietuvoje būtų nedidelis. Esant dabartiniam technikos lygiui, tik dalis Lietuvos teritorijos (pajūris, Kuršių marios) gali būti panaudota vėjo energijai gauti. Čia didelės galios vėjo jėgainių pagamintos energijos savikaina gali būti artima šiluminių jėgainių energijos savikainai. Vėjo jėgainės gali dirbti autonominiu režimu arba įjungiamos į bendrą regiono arba valstybės elektros tiekimo sistemą. Apie 90 proc. visų pasaulyje veikiančių vėjo jėgainių yra įjungtos į šias sistemas. Parenkant statybos aikštelę, būtina įvertinti regiono elektros tiekimo tinklų struktūrą, nes įjungti vėjo jėgaines į bendrą šalies elektros tiekimo sistemą labai brangu. Įvairiose šalyse vis daugiau vėjo jėgainių statoma jūros pakrantėje arba jūroje. Neužimami brangūs pajūrio žemės plotai, o vėjo greitis virš vandens yra didesnis ir mažiau pulsuojantis negu sausumoje. Dėl to galima statyti žemesnes vėjo jėgaines, pailgėja ir jų tarnavimo laikas. Beveik visas Lietuvos pajūris yra poilsio zona, Kuršių neriją kerta paukščių migracijos keliai, tad artimiausiais dešimtmečiais didelės galios vėjų jėgainių bus įmanoma pastatyti tik kelias dešimtis, o ateityje – maždaug 150, kurios per metus galėtų pagaminti apie 0,15 TWh elektros energijos. Vėjo jėgainių statybą riboja ne tik palyginti maža elektros energijos kaina Lietuvoje, bet ir laisvų žemės plotų trūkumas, ir elektros tinklų galia pajūrio zonoje. Didėjant elektros energijos kainai, atsiras vis daugiau firmų, norinčių statyti vėjo jėgaines, todėl nuo 2010 iki 2020m. vėjo jėgainių gali padvigubėti. Pajūryje geriausiai tiktų šiuolaikinės 600-1000 kW galios vėjo jėgainės, pagamintos didelę patirtį turinčiose užsienio firmose: “Vestas V44”, “Markham VS45”, “Tacke TW600E”, “Micon Ml 800-600/150” ir kt. Dauguma vėjo jėgainių komponentų (vėjaratis, bokštas, jėgainės gondola, pamatas, o bendradarbiaujant su užsienio partneriais ir elektroninė valdymo įranga) gali būti sėkmingai gaminami Lietuvoje. Tačiau gamybos pradžiai reikalingos didžiulės investicijos ir kelios dešimtys aukštos kvalifikacijos darbuotojų. 2003 metų vasario 10 dieną Lietuvos vėjo energetikų asociacija buvo priimta į Pasaulio vėjo energetikų asociaciją. Ši aukščiausio lygio vėjo energetikų organizacija įsikūrusi Briuselyje ir vienija virš 40 įvairių pasaulio šalių vėjo energetikų organizacijų. 2. SITUACIJOS ANALIZĖVėjo jėgainių poveikis aplinkaiVėjo energetikos daromą įtaką aplinkai galima vertinti pagal šiuos faktorius: įtaką kraštovaidžiui ir vizualinį poveikį, triukšmą, trukdžius telekomunikacijų sistemoms, žemės naudojimą, atmosferos taršą, įtaką faunai, personalo saugumą.Įtaka kraštovaizdžiui. Vėjo jėgainės turi nemažą vizualinę įtaką kraštovaidžiui. Kai kuriose šalyse jų statyba vertingame kraštovaizdyje ar istorinėse vietose ribojama. Nemalonus reiškinys yra judančių šešėlių dėl menčių sukimosi susidarymas. Tačiau to galima išvengti teisingai planuojant jėgainių išdėstymą gyvenamųjų namų atžvilgiu. Mažesnės vėjo jėgainės visais atvejais turi mažesnę įtaką kraštovaidžiui.
Tiukšmas. Veikdamos jėgainės kelia tam tikrą triukšmą. Šis triukšmas yra mechaninės ir aerodinaminės prigimties. Vėjo jėgainėse, kurių vėjaračio skersmuo iki 20 m dominuoja mechaninis triukšmas, o didesnėse – aerodinaminis. Triukšmas yra viena iš labiausiai ribojančių vėjo jėgainių statybą veiksnių, kai jos įrengiamos netoli gyvenamųjų pastatų. Triukšmo lygį nustato sanitarinės normos ir vietiniai įstatymai. Trukdžiai telekomunikacijų sistemoms. Vėjaračių mentės gali atspindėti ir išsklaidyti elektromagnetines bangas, darydamos neigiamą įtaką televizijai, radijo ryšiui, įvairioms oro transporto valdymo sistemoms. Kadangi menčių gamybai dabar naudojamos nemetalinės medžiagos, tai ši įtaka yra nežymi ir nesukelia didelių problemųŽemės naudojimas. Vėjo energija pasižymi tuo, kad yra išsklaidyta ir jos sukaupimui reikalingas tam tikras vėjo įrenginių kiekis, išdėstytų dideliame plote. Apytiksliai suskaičiuota, kad jėgainės 1 MW galios įrengimui reikia 0,08 – 0,13 km2 žemės ploto. Tačiau apie 99 % šio ploto gali būti naudojama žemės ūkio reikmėms arba paliekama natūraliai augmenijai. Be to vėjo jėgainės nesukelia žemės erozijos ir jas likvidavus neiškyla problemų dėl žemės ploto panaudojimo.Įtaka faunai. Stebėjimai Vokietijoje, Olandijoje, Danijoje, Didžiojoje Britanijoje parodė, kad mažose ir vidutinio dydžio vėjo jėgainėse paukščiai žūsta labai retai. Tačiau ši problema gali būti aktuali, kai jėgainės pastatomos intensyvaus paukščių sezoninio migravimo kelyje ar jūros pakrantės zonoje.Lietuvoje vėjo jėgainių saugos reikalavimus reglamentuoja priimti standartai, atitinkantys Europos standartams ENV 61400 – 1: 1995 ir ENV 61400 – 2: 1996Vėjo įrenginių panaudojimo svarbiausios sritys galėtų būti:
• elektros energijos gamyba, atiduodant ją į tinklą;• elektros ir šiluminės energijos gamyba autonominiu režimu, sunaudojant ją individualios sodybos energetinių poreikių tenkinimui;• elektros ir šiluminės energijos gamyba hibridinėse saulės – vėjo sistemose;• elektros akumuliatorių įkrovimas;• vandens pakėlimas iš vandens šaltinių;• vandens telkinių aeravimas;• vandens siurblių pavarose sausinimo sistemose. Pagrindinė vėjo energetinė charakteristika – jo greitis. Dėl įvairių meteorologinių veiksnių veiklos ir vietovės reljefo sąlygų vėjo greitis ir kryptis nuolat kinta, todėl nuolat kinta ir vėjo jėgainės gaminamas energijos kiekis, kuris gali būti įvertintas su tam tikra tikimybe. Energijos kiekis, kurį gali pagaminti vėjo jėgainė per ilgą laiką (sezoną, metus), gali būti nustatytas pakankamai tiksliai Vėjo energijos ištekliams Lietuvos teritorijoje nustatyti panaudoti meteorologinių stočių duomenys. Pagrindinės vėjo charakteristikoms nustatyti taikomi statistiniai duomenų apdorojimo metodai. Pajūrio regione vėjo greičiai pagal dydį pasiskirstę gerokai tolygiau negu Vidurio ir rytų Lietuvoje. Kaip ir galima buvo tikėtis, didžiausi vėjo energijos ištekliai yra pajūrio zonoje, mažiausi Rytų ir Pietryčių Lietuvoje. Lietuvoje, įsisavinant vėjo energiją, atliktas pirminis vėjo energijos išteklių įvertinimas, naudojant meteorologinių stočių daugiamečius duomenis, sudarytos jų skaičiavimo metodikos. Tyrimai rodo, kad vėjo energijos panaudojimas mūsų šalyje galimas ir ekonomiškai pateisinamas. Tačiau paminėtų pr…oblemų sprendimui būtini fundamentiniai tyrimai, užtikrinantys vėjo jėgainių efektyvų darbą ir aptekamų konstrukcijų patikimumą. Vakarų Europoje, o taip pat ir mūsų šalyje prieš pradedant statyti vėjo jėgaines, privaloma ne mažiau kaip 6-12 mėnesių laikotarpyje duotame regione atlikti vėjo energijos parametrų matavimus su tam tikslui skirta aparatūra. Tai leidžia tinkamai parinkti vėjo jėgainių agregatus, sudaryti jų darbo grafiką, prognozuoti energijos išdirbį, nustatyti ekonominius rodiklius. Taip pat būtina ištyrinėti vėjo parametrų kitimą, gūsių susidarymą, vėjo greičio profilius, atsižvelgiat į žemės paviršiaus šiurkštumą ir teritorijos užstatymo laipsnį, bei vėjo srautų susidarymą už gamtinių ir urbanistinių kliūčių.
Siekiant pagerinti gamtosaugines sąlygas, Vakarų Europos šalyse (Danija, Vokietija, Olandija ir t.t.) plačiai naudojama vėjo energija. Šiuolaikinėse jėgainėse vėjo energija verčiama į elektros energiją, kuri naudojama buityje, o perteklius atiduodamas į tinklą. Didžioji vėjo energetikos pramonės dalis yra orientuota į didelės galios vėjo jėgainių, pritaikytų darbui sausumoje ir jūroje, gamybą. Šiuo metu didžiausios veikiančios vėjo jėgainės yra iki 2 MW ir daugiau galios. “Enerkon” bendrovė pirmoji ruošiasi įrengti galingesnę negu 4 MW vėjo jėgainę. “Enron Wind” pagamino 3,2 ir 3,6 MW jėgaines. “Nordex” bendrovė kartu su “Jacobs Energie” ir “Pro + Pro” bendrovėmis sukūrė 5 MW vėjo jėgainę. Konstrukciniu požiūriu vėjo jėgainės plėtojasi tobulinant vėjaratį, t.y. naudojant sudėtingo profilio mentes triukšmingumui sumažinti, taip pat padidinti efektyvumą. Šiuo metu veikia 2 MW vėjo jėgainės, kurių startinis vėjo greitis yra 3m/s. “ABB Automation” bendrovė sukonstravo 1 MW, kintamo greičio, vidutinės įtampos (3,3 kV), be multiplikatoriaus, vėjo jėgainę. Tai yra netolimos ateities prototipas, kuris pasižymi didesniu patiklumu ir elektros energijos, teikiamos į tinklą, kokybe bei geresniu, patikimesniu jėgainės valdymu. Vėjo jėgainių generatoriai gamins aukštos įtampos energiją, kuri tiesiog be transformatoriaus bus tiekiama į tinklą.
Skaičiavimai parodė, kad vėjo energija yra pigi. Vėjuotose vietovėse vėjo energija gali konkuruoti su iškastinio kuro energija, dargi neišskaičius iš pastarosios net aplinkos teršimo mokesčio. Besiplėtojant vėjo energetikos pramonei, gaminamos energijos kaina sparčiai mažėja, pvz., padidinus įdiegtą galią dvigubai, kaina sumažėja 15 %. Škotijoje įrengto vėjo jėgainių parko generuojamos energijos kaina yra bene mažiausia pasaulyje – tik 3 ct EUR/kWh. Be to, vėjo energija pati pigiausia iš visų atsinaujinančios energijos rūšių ir, kaikui bėgant, turi tendenciją mažėti. 3. TYRIMAI, SITUACIJOS GERINIMASProf. habil. dr. V. Katinas sako, kad reikia apibrėžti visus vėjo tyrimus, numatyti mokslinių tyrimų, informacinių, gamybinių klausimų svarbumo lygius, kad sudėtinga gauti finansavimą, tinkamų vietų jėgainėms statyti ne visur esama, kad vėjo energetikoje svarbiausi yra smulkūs energijos vartotojai. Prioritetines vėjo energetikos kryptis turėtų nustatyti tie, kurie suinteresuoti vėjo energetikos augimu. Mokslas ir gamyba turi būti susiję. Jei mokslas dirba sau, o gamyba – sau, tai turėsime mažai naudos. Reikia sudaryti vėjo tyrimų žemėlapį, nustatyti vėjo parametrus 50 ir 10 m aukštyje. Dr. J. Ulbikas sako, kad būtų tikslinga regionuose įrengti informacinius centrus. Turi būti stiprinami mokslo ir gamybos ryšiai. Vėjo jėgainės dydis priklauso nuo paskirties – nedidelei sodybai reikėtų 10 kW, didesnei – 50 kW, tačiau optimaliai veikia 500 kW ir didesnės jėgainės. Nedidelių demonstracinių jėgainių yra LŽŪU (Žemės ūkio inžinerijos institutas) bandomojoje stotyje, veikiančių jėgainių parametrai apskaičiuojami kompiuteriais. Vokiečiai rekomenduoja jūroje statyti 5 MW galingumo jėgainę. Jos 1 W įrengimo kaina – 1 doleris, o visos jėgainės įrengimas kainuotų 5 mln. dolerių. Teigiama, kad Lietuvoje jėgainių gaminti nebūtina – patogiau nustatyti firmas, iš kurių galėtume jas pirkti. Tačiau taip pat kai kurie teigia, kad nesudėtinga būtų ir gaminti. Galimi du atvejai – turėtume gaminti arba geriau negu užsienyje, arba pigiau. Vėjo energetikos ateitis Lietuvoje nėra užtikrinta. Vartotojas beveik visuomet būtų priklausomas nuo vėjo. Tiesa, pajūryje būna didesnių vėjų, tačiau kitose vietose jis ne tiek stiprus ir dažnas. Gerai, jei kai kurie sezoniniai darbai ir vėjo buvimo tikimybė sutampa: malkas ūkininkas pjauna rudenį, kai vėjai didžiausi. Tačiau energijos reikia visuomet.
Jau mokykloje esame supažindinti su energijos tvermės dėsniu, skelbiančiu, kad energija, atlikusi darbą, prarandama. Todėl atsinaujinančios energijos samprata mums kiek neįprasta. Tačiau tai yra reali tikrovė – saulės, vėjo, vandens energija nuolat atsinaujina. Problema ta, kad ją naudoti, paversti į elektros energiją sunkiau, negu tą, kuri neatsinaujina. Šiuo metu Lietuvoje pagrindiniai energijos šaltiniai yra įvežtinis kuras ir branduolinė energija. Europoje daugiau dėmesio skiriama atsinaujinantiems energijos šaltiniams, tarp jų ir vėjo energetikai. Daugiausia vėjo jėgainių buvo pastatyta Vokietijoje, Danijoje, Olandijoje ir kitose šalyse. Vėjo energijos išteklių įvertinimas atliekamas, remiantis daugiamečiais vėjo greičio ir krypties matavimais. Pirminiai vėjo energijos išteklių duomenys skaičiuojami, remiantis meteorologijos stočių matavimo duomenimis. Po to parenkamos vėjo jėgainių statybos aikštelės, o jų tinkamumas galutinai nustatomas atliekant 0,5 metų arba 1 metų matavimus tam tikslui skirta aparatūra. Lietuvoje yra apie 25 meteorologijos stotys, kurios gana tolygiai išdėstytos po visą šalies teritoriją. Čia vėjo greičio ir krypties matavimai atliekami kas 3 val. Nustatyta, kad daugiausia stočių laikomasi Pasaulinės meteorologijos organizacijos (PMO) reikalavimų. Vienas vėjo parametrų matavimo postų buvo įrengtas Baltijos jūros pakrantėje (Giruliuose), kur vėjo greičiai dideli, o kitas – Vidurio Lietuvoje, kur vėjo greičiai gerokai mažesni. Atlikti vėjo energijos parametrų matavimai pajūrio rajone (Giruliuose) rodo, kad čia vėjo greičiai yra pakankamai dideli. Vidutinis metinis vėjo greitis 1997 – 1998 m. Buvo 6,6 m/s 50 m aukštyje virš žemės paviršiaus. Vyraujanti vėjo kryptis – vakarų. Didžiausi vėjo greičiai vyrauja žiemą, o mažiausi – vasarą. Esant didžiausiam vėjo greičiui vyrauja vakarų krypties vėjai, o esant mažiausiam vėjo greičiui – rytų krypties vėjai, t.y. vyraujanti vėjo kryptis iš žemyno pusės. Taigi norint labiausiai panaudoti vėjo energiją, tikslinga vėjo jėgaines statyti kuo arčiau jūros kranto, o esant galimybei ir pačioje jūroje. Tokiu atveju reljefo poveikis vėjo greičiui būtų mažiausias. Lietuvos pajūrio zonoje vėjo greiči…o kitimas per parą išsidėsto gana tolygiai. Tai rodo vėjo greičio profilis, kuris sudarytas, atliekant daug matavimų per valandą tuo pačiu laiku visomis vieno mėnesio dienomis. Atlikti matavimai rodo, kad žiemą didžiausi vėjo greičiai, jų pasiskirstymo profilis gana tolugus per parą, todėl vėjo energijos panaudojimas pastatams šildyti būtų labai efektyvus. Vasarą, esant mažesniems vėjo greičiams, vėjo energiją būtų tikslinga panaudoti ūkio reikalams – vandeniui pakelti į vandenvietes, tvenkinių aeracijai bei žemės ūkio darbams. Vidurio Lietuvoje (Kauno rajonas) gauti duomenys rodo, kad čia vėjo greičiai nedideli. Liepos mėn. vidutinis greitis tesiekia 2,4 m/s 19 m aukštyje nuo žemės paviršiaus. Vidutinis metinis vėjo greitis šiame aukštyje yra 4 m/s. Vyraujanti vėjo kryptis – šiaurės-vakarų. Taigi Vidurio Lietuvoje galima statyti tik nedideles vėjo jėgaines, kurios galėtų praversti tiekiant vandenį ganykloms, nedidelėms gyvenvietėms, atliekant tvenkinių aeraciją žuvininkystės ūkiuose, taip pat galėtų būti taikomos žemės ūkyje. 4. SITUACIJOS TOBULINIMASRyšim su kritiška padėtimi vykdant ES direktyvą „gerinti elektros gamybą iš atsinaujinančių šaltinių vidaus elektros rinkoje“, aktualu Lietuvoje įsisavinti vėjo energiją. Tačiau vėjo energija yra nestabili. Be to, jai reikia rezervinės galios. Kai atsižvelgiama į šį veiksnį, paaiškėja, kad hidroenergija yra efektyvesnė už vėjo energiją. Vis tik vėjo energetika turi būti įteisinta, kadangi leistų išmesti mažiau teršalų. Šiuo metu vėjo jėgainės užsienyje labai ištobulintos, tobulinamos toliau ir gamina konkurencingą elektros energiją. Vienos tokios jėgainės galingumas siekia iki 1,5 MW, kai vėjo greitis kinta nuo 3 iki 25 m/s. Geriausios vietos vėjo jėgainėms statyti Lietuvoje yra Baltijos pajūryje, kur stipriausias vėjas ir nemažai laisvos žemės. Lietuvos vėjo energetikos asociacijos planuose 6 zonose iki 2010 m. numatoma įrengti 170 MW vėjo jėgainių, kurios gamintų 0,29 TWh elektros energijos. Šią maksimalią vėjo elektrinių galią sąlygoja tai, kad joms reikalingas rezervas, lygus šių elektrinių galiai, kurį gali užtikrinti tik akcinė bendrovė „Lietuvos energija“. Esant šalyje vidutinei elektros energijos savikainai 8,3 ct/kWh, vėjo energijos supirkimo kaina nustatyta 22 ct/kWh. Planuojama, kad, pastačius 170 MW vėjo jėgainių, kurios gamintų 0,29 TWh elektros energijos, vartotojų dotacija vėjo energetikai siektų apie 39 mln. Lt. O įvertinus ir būtiną galios rezervą, sąnaudos padidėtų apie 53 mln. Lt kasmet. Dėl vėjo energijos dotavimo elektros vidutinė kaina 2010 m. padidėtų 0,5 ct/kWh. Todėl vėjo jėgainių neribojama statyba gali sukelti ne tik techninių problemų, bet ir neigiamų socialinių pasekmių. Įvertinus viską, toks spartus vėjo energetikos augimas (170 MW iki 2010 m.) vargu įmanomas, nes šalyje nėra patyrimo, specialistų, įrengimų. Tačiau Lietuvos Vyriausybė įsipareigojo pasiekti, kad iki 2010 metų 7% elektros energijos būtų gaminama iš atsinaujinančių energijos šaltinių. Vėjo elektrinės yra vienas iš galimų elektros energijos gamybos būdų, padedančių pasiekti užsibrėžtą tikslą. Nustačius pakankamai aukštą elektros energijos supirkimo iš šių elektrinių kainą Lietuvoje buvo sukurtos palankios sąlygos šiai energijos rūšiai plėtotis. Netgi atsižvelgus į nedidelius vėjo greičius Lietuvoje ir jų pūtimo trukmes pasidarė ekonomiškai naudinga statyti šio tipo jėgaines ne tik pajūryje, bet ir kai kuriuose kituose regionuose. Remiantis elektros energijos poreikių prognozėmis 2010 metams ir įvertinant šiuo metu jau egzistuojančius atsinaujinančius elektros energijos gamybos šaltinius (hidroelektrines) bei darant prielaidą, kad likusią iš atsinaujinančių šaltinių reikalingą pagaminti elektros energiją tieks tik vėjo elektrinės, jų išdirbis turėtų būti apie 480 GWh. Priimant Tmax lygų 2500 valandų, instaliuotas vėjo elektrinių galingumas siektų 200 MW. Vėjo energija savo specifika labai skiriasi ne tik nuo iškastinio kuro ar branduolinių jėgainių, bet ir nuo daugumos atsinaujinančius energijos resursus naudojančių elektrinių. Ji yra prieinama tik epizodiškai, kada pučia reikiamo stiprumo vėjas. Todėl negalima tikėtis, naudoti vėjo elektrines, dengiant pikines apkrovas, kaip tarkim dujų turbinas. Taip pat, atsižvelgiant į mažą Lietuvos plotą su vienodomis klimatinėmis sąlygomis, negalima tikėtis panaudoti vėjo jėgaines, dengiant bazinį apkrovimą, neturint papildomo, dubliuojančio šaltinio. Išeinant iš to, vėjo jėgaines reikia nagrinėti kaip kompleksą: vėjo jėgainės + vienas ar keli dubliuojantys šaltiniai sugebantys dengti visą vėjo jėgainių galingumą. Tokių kompleksų galėtų būti keli variantai: 1) Vėjo jėgainės + Lietuvos elektrinė. Pagrindinis šio komplekso privalumas – Lietuvos elektrinė jau pastatyta, todėl nebereikia kapitalinių investicijų, o trūkumas būtų tas, kad Lietuvos elektrinės blokus reiktų laikyti nepilnai apkrautus arba dažnai stabdyti ir paleidinėti. Tai padidintų bendrus tokio komplekso darbo kaštus ir sumažintų taip akcentuojamą mažą vėjo energijos taršą. 2) Vėjo jėgainės + Kruonio HAE. Ši…o komplekso trūkumas susijęs su HAE užkrovimo energijos nuostoliais (apie 28%). Įvertinus pačios HAE eksploatavimo kaštus, elektros energijos supirkimo iš vėjo elektrinių, dirbančių tokiame komplekse, kaina pakiltų iki 29 ct/kWh. Antrasis trūkumas – ribotas Kruonio HEA manevringumas. 3) Vėjo jėgainės + nauja dujų turbina. Šio varianto trūkumas – sąlyginai didelė dubliuojančio šaltinio energijos savikaina. Privalumas – didelis manevringumas.Elektros energijos gamybos kaštai elektrinių kompleksuoseVėjo jėgainės padidina elektros energijos gamybos savikainą elektrinių kompleksuose, lyginant su kaštais dubliuojančiose elektrinėse, bet gana nežymiai, jei skaičiavimuose naudojami vėjo elektrinių eksploatavimo kaštai. Pastaruosius prilyginus vyriausybės nustatytai elektros energijos supirkimo iš vėjo jėgainių kainai, situacija žymiai pasikeičia. Net naudojant Lietuvos elektrinę kaip dubliuojantį šaltinį elektrinių komplekso kaštai išauga 2.4 ct/kWh ir viršija naujos dujų turbinos kaštus. Elektros energijos gamybos kaštai elektros energetinėje sistemoje išauga 0.26–2.1 ct/kWh, priklausomai nuo to kokiame komplekse vėjo jėgainės naudojamos. Dėl to Lietuvos elektros energetinė sistema kasmet praranda 30-260 mln. litų. IŠVADOSVėjas yra sparčiausiai pasaulyje augantis energijos šaltinis. 2002 metais, padidinus vėjo energetikos pajėgumus rekordiniais 6 tūkstančiais 868 megavatų (MW), vėjo energijos gamyba pasaulyje padidėjo 28 procentais. Vėjo energetikos plėtros kryptis – didelės galios vėjo jėgainės jūros šelfe bei pakrantėse. Sparčiai plėtojama ne tik pramoninė energetika, kurioje naudojamos šimtų tūkstančių kilovatų galios jėgainės, bet ir buitinė, skirta sodybos ar individualaus namo poreikiams tenkinti, kur dažniausiai naudojamos iki kelių kilovatų galios vėjo elektros jėgainės. Nuolat tobulinamų vėjo jėgainių konstrukcijų bei gamybos plėtimo dėka vėjo energijos kaina nuolat mažėja ir tampa konkurencinga iškastinio kuro energijai. Suskaičiuoti skirtinguose Lietuvos regionuose energetiniai parametrai parodė, kad pajūrio regione vėjo greičiai pasiskirstę pagal dydį kur kas tolygiau nei Vidurio arba Rytų Lietuvoje, o šis regionas tinkamiausias vėjo energetikai. Nustačius pakankamai aukštą elektros energijos supirkimo iš vėjo elektrinių kainą Lietuvoje buvo sukurtos palankios sąlygos vėjo energijai plėtotis. Netgi atsižvelgus į nedidelius vėjo greičius Lietuvoje ir jų pūtimo trukmes pasidarė ekonomiškai naudinga statyti šio tipo jėgaines ne tik pajūryje, bet ir kai kuriuose kituose regionuose. NAUDOTA LITERATŪRA1. Prof., habil. dr., Lietuvos MA n. k. Juozas Burneikis „ATSINAUJINANČIOS ENERGIJOS NAUDOJIMO PLĖTRA“, http://www.ktl.mii.lt/mt/straipsniai/200401/tvarka.doc
2. “Vėjo energetika”, http://saule.lms.lt/main/windl.html
3. „Pasaulio vėjo energijos gamyba praėjusiais metais padidėjo daugiau kaip ketvirtadaliu“,dpa-ELTA, NK naujienos, 2003 03 04, http://www.omni.lt/index.php?base/z_90193
4. A. Jakštas „Energijos transformavimo mašinos“, Vilnius, Tecnika, 2000, Vėjo energijos naudojimas, (122 – 134psl.) http://www.vgtu.lt/leidiniai/elektroniniai/jakshtas.pdf
5. Prof. VLADISLOVAS KATINAS, dr. ANTANAS MARKEVIČIUS “Vėjo energijos naudojimo raida Lietuvoje”, Lietuvos energetikos institutas, 2000.
6. A. Markevičius, V. Katinas “Vėjo energetikos plėtros tendencijos”, Lietuvos energetikos institutas, Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija, 2002.
7. V. Katinas, A. Markevičius “Vėjo energijos ištekliai ir stebėjimo postų kūrimas Lietuvoje”, Lietuvos energetikos institutas, Atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija, 2001.
8. G. Petrauskas, V. Adomavičius “Vėjo energijos išteklių ir jėgainių techninių ekonominių rodiklių įvertinimas projektavimo stadijoje”, Elektros ir šviesos inžinerijos katedra, Kauno technologijos universitetas, 2001. 9. Straipsniai: “Atidaryta Kaišiadorių vyskupijos vėjo elektrinė Vydmantuose”, 2004 04 15, “Vėjo jėgainė prie Skuodo”, 2002 10 19, “Mus priėmė į Pasaulio vėjo energetikų asociaciją “ , 2003 01 30, http://www.eksponente.lt/vejas/ 10. Dr. A. Gulbinas “Vėjo energijos naudojimas”, 2003, http://www.mei.lt/leonardo/. 11. A. Galinis, D.Tarvydas „VĖJO ELEKTRINIŲ PANAUDOJIMO LIETUVOJE GALIMYBĖS“, Lietuvos Energetikos Institutas , 2003, http://www.elektroklubas.lt/tyrimai/2003/(77)vejo_elekt.htm